В исследовании пациентов с эпилепсией исследователи из Национального института здоровья отслеживали электрическую активность тысяч отдельных клеток мозга, называемых нейронами, когда пациенты проходили тесты памяти. Они обнаружили, что образцы активации клеток, которые возникали, когда пациенты выучили пару слов, воспроизводились за доли секунды до того, как они успешно запомнили эту пару. Исследование было частью исследования клинического центра NIH с участием пациентов с лекарственно-устойчивой эпилепсией, судороги которых невозможно контролировать с помощью лекарств.
"Память играет решающую роль в нашей жизни. Подобно тому, как музыкальные ноты записываются в виде бороздок на пластинке, похоже, что наш мозг хранит воспоминания в виде нейронных паттернов, которые можно воспроизводить снова и снова," сказал Карим Заглул, М.D., Ph.D., нейрохирург-исследователь в Национальном институте неврологических расстройств и инсульта Национального института здоровья (NINDS) и старший автор исследования, опубликованного в журнале Science.
Доктор. Команда Заглула записывала электрические токи пациентов с лекарственно-устойчивой эпилепсией, временно живущих с хирургически имплантированными электродами, предназначенными для мониторинга активности мозга в надежде определить источник припадков пациента. Этот период также дает возможность изучить нейронную активность во время запоминания. В этом исследовании его команда изучила деятельность, используемую для хранения воспоминаний о наших прошлых переживаниях, которые ученые называют эпизодическими воспоминаниями.
В 1957 году случай больного эпилепсией Х.M. обеспечил прорыв в исследованиях памяти. ЧАС.М. не мог вспомнить новый опыт после того, как часть его мозга была удалена хирургическим путем, чтобы остановить его припадки. С тех пор исследования указывают на идею о том, что эпизодические воспоминания сохраняются или кодируются как паттерны нейронной активности, которые наш мозг воспроизводит, когда запускается такими вещами, как запах знакомого запаха или риф запоминающейся мелодии. Но как именно это происходит, было неизвестно.
За последние два десятилетия исследования на грызунах показали, что мозг может хранить воспоминания в уникальных последовательностях активации нейронов. После присоединения к доктору. Лаборатория Заглула, Алекс П. ВАЗ, Б.S., М.D., Ph.D. студент Университета Дьюка, Дарем, Северная Каролина, и руководитель этого исследования решили проверить эту идею на людях.
"Мы думали, что если мы внимательно посмотрим на данные, которые мы собирали от пациентов, мы могли бы найти связь между памятью и паттернами нейронального возбуждения у людей, аналогичную той, которая наблюдается у грызунов," сказал Ваз, биоинженер, который специализируется на расшифровке значений электрических сигналов, генерируемых телом.
Для этого они проанализировали паттерны возбуждения отдельных нейронов, расположенных в передней височной доле, языковом центре мозга. Токи записывались, когда пациенты сидели перед экраном и их просили выучить пары слов, такие как "кекс" а также "лиса." Исследователи обнаружили, что уникальные паттерны активации отдельных нейронов были связаны с изучением каждого нового паттерна слов. Позже, когда пациенту показали одно из слов, например "кекс," очень похожий образец стрельбы был воспроизведен всего за миллисекунды до того, как пациент правильно вспомнил парное слово "лиса."
"Эти результаты предполагают, что наш мозг может использовать различные последовательности нейронных импульсов для хранения воспоминаний, а затем воспроизводить их, когда мы вспоминаем прошлый опыт," сказал доктор. Заглул.
В прошлом году его команда показала, что электрические волны, называемые рябью, могут возникать в мозгу всего за доли секунды, прежде чем мы что-то правильно запомним. В этом исследовании команда обнаружила связь между рябью, зарегистрированной в передней височной доле, и паттернами всплесков, наблюдаемыми во время обучения и запоминания. Они также показали, что рябь, записанная в другой области, называемой медиальной височной долей, немного предшествовала воспроизведению паттернов возбуждения, наблюдаемых в передней височной доле во время обучения.
"Наши результаты подтверждают идею о том, что воспоминания включают скоординированное воспроизведение паттернов возбуждения нейронов в мозгу," сказал доктор. Заглул. "Изучение того, как мы формируем и извлекаем воспоминания, может не только помочь нам понять самих себя, но и понять, как ломаются нейронные цепи при нарушениях памяти."